海洋产能微藻的藻种筛选及培养条件优化

随着全球经济的迅速发展，全球的能源储量日益衰竭，生物能源的开发利用已经逐步成为缓解全球能源危机，保障能源安全的重要途径之一。生物能源以其较高的可持续性和绿色环保的特点成为全球关注的焦点。海洋微藻由于具有油脂含量高，生物量大，生长周期短，容易培养等特点，已被公认为制备生物燃油的优质原料来源。
　　 为了研究开发生长迅速、富含油脂的微藻资源，提高微藻生物燃料的经济适用性，为微藻生物燃料的产业化提供有价值的基础资料，本文开展了产能微藻藻种筛选和培养条件优化研究，主要研究结果如下。
　　 1、通过对7种微藻室内培养实验，以生长率和总脂含量为指标，对其脂类富集效能进行了筛选，结果显示：蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的相对生长率最高，达2.67d-1，牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)的相对生长率为2.26d-1，湛江等鞭金藻(Isochrysiszhanjiangensis)最低，为1.05d-1:牟氏角毛藻的总脂含量最高，为26.7％，蛋白核小球藻的总脂含量为14.87％，马来西亚小球藻(Chlorellamalaysiansis)最低，为13.07％;根据相对生长率和总脂含量计算其总脂日增量，最高的为牟氏角毛藻，其值为1.02ag，蛋白核小球藻为0.8ag，盐藻(Dunaliella sp)最低，为0.2ag。因此筛选出牟氏角毛藻作为进一步研究的藻种，进行培养条件的优化。
　　 2、以牟氏角毛藻为材料，研究了C/N比值、CO2/空气比值、C/N比值与CO2/空气比值交互作用、Zn2+、Mn2+、Fe2+三种微量元素等六种因子对藻类生长率和总脂肪酸含量的影响。
　　 (1)利用5种不同C/N比值的培养基，研究C/N比值对海洋产能微藻的生长以及总脂含量的影响。结果显示，C/N=2时，牟氏角毛藻的相对生长率K=1.98d-1为最高，C/N=3时，相对生长率K=1.69d-1为最低；C/N=5时，总脂含量百分比P=31.26％为最高，C/N=2时，总脂含量百分比P=28.39％为最低；C/N=2时，总脂日增量Q=0.84ag为最高；C/N比值的改变能显著提高牟氏角毛藻的总不饱和脂肪酸含量。研究表明，C/N=2最适合牟氏角毛藻的生长以及总脂肪积累。
　　 (2)通过向培养基中通入5种不同的CO2/空气比值的气体，研究CO2/空气对海洋产能微藻的生长以及总脂含量的影响，结果显示：牟氏角毛藻在CO2/空气=1:15时相对生长率最高为1.76d-1，总脂含量百分比最高为31.26％，总脂日增量也最高为0.75ag，牟氏角毛藻的总不饱和脂肪酸的含量随CO2/空气的减小而升高。本研究表明，CO2/空气=1/15的混合气体最适合牟氏角毛藻的生长以及粗脂肪的积累。
　　 (3)在上述研究基础上，通过研究C/N和CO2/空气两种因素5个水平对海洋产能微藻的生长以及总脂含量的影响。结果显示，C/N=2、CO2/空气=1/15时，牟氏角毛藻的相对生长率K=1.98d-1为最高，C/N=3,CO2/空气=1/25时平均生长率最低，为1.35d-1;C/N=5/1、CO2/空气=1/15时，总脂含量百分比P=31.25％为最高，C/N=1/1、CO2/空气=1/5时，总脂含量百分比最低，为26.71％:C/N=2/1,CO2/空气=1/15时，总脂日增加量最大为0.84ag, C/N=4/1, CO2/空气=1/25时总脂日增量最小为0.45ag。研究表明C/N=2/1, CO2/空气=1/15时牟氏角毛藻生长最快，且总脂肪积累速度也最快，此时最适合利用牟氏角毛藻大规模生产生物燃料。
　　 (4)以牟氏角毛藻为实验材料，研究了Zn2+、Mn2+、Fe2+三种微量元素对海洋产能微藻的生长以及总脂含量的影响。结果显示，ZnSO4浓度为11.5×10-5g/L时牟氏角毛藻的相对生长率最高达1.46d-1，浓度为4.6×10-5g/L时牟氏角毛藻的总脂含量百分比最高可达34.25％，浓度为11.5×10-5g/L时总脂日增量最大为0.55ag;MnCl2浓度为2.67×10-4g/L时牟氏角毛藻的相对生长率最高达1.62d-1，浓度为1.78×10-4g/L时总脂含量百分比最大可达40.45％，浓度为1.78×10-4g/L时总脂日增量最大为0.75ag;FeC6H5O7·5H2O浓度为7.8×10-3g/L时牟氏角毛藻的相对生长率达最大为1.73d1，浓度为1.95×10-3g/L时总脂含量百分比最高为35.95％，浓度为7.8×10-3g/L时总脂日增量最大可达0.74ag；分析脂肪酸组成得出结论，三种微量元素均能提高不饱和脂肪酸的积累，影响力强弱关系为：Mn2+＞Fe2+＞Zn2+。研究表明，最适合牟氏角毛藻脂肪积累的Zn2+、Mn2+、Fe2+浓度分别为11.5×10-5g/L,、1.78×10-4g/L、7.8×10-3g/L。